Как решать гонку данных

Что проверяют

Понимаете ли вы, что GIL не спасает от гонок, и чем отличается защита в потоках, в asyncio и в базе данных. Следом обычно просят объяснить, почему counter += 1 в двух потоках теряет инкременты.

Как отвечать

Гонка это ситуация, когда результат зависит от порядка выполнения конкурентных участков, которые читают и меняют общее состояние. В CPython GIL защищает целостность интерпретатора, но не ваши операции: counter += 1 раскладывается на чтение, сложение и запись, и поток может переключиться между ними. К тому же в free-threaded сборке CPython, начиная с 3.13, GIL можно отключить совсем, и опираться на него как на блокировку нельзя.

Средства по месту:

• threading.Lock и RLock: критическая секция в потоках, всегда через with lock:, чтобы исключение не оставило блокировку захваченной;
• queue.Queue: потокобезопасная очередь, лучший способ передать работу между потоками без общих переменных;
• threading.Semaphore: ограничивает число одновременных участников, например подключений к внешнему API. От гонки на данных защищает только со значением 1, и тогда проще взять обычный Lock;
• asyncio.Lock: в asyncio код переключается только на await, но паттерн «прочитал, await, записал» всё равно гонка;
• база данных: в бэкенде большая часть гонок живёт здесь. Атомарный UPDATE ... SET balance = balance - 100, SELECT ... FOR UPDATE, в Django выражения F() и select_for_update(), уникальные ограничения вместо проверки «есть ли уже такая запись».

Хороший ответ заканчивается мыслью, что лучшая синхронизация это отсутствие общего состояния: неизменяемые данные, очередь, отдельные процессы.

Где спотыкаются

Говорят «у Python есть GIL, значит гонок нет». Есть, и тест, который стабильно проходит у вас локально, может падать под нагрузкой.

Считают, что async/await избавляет от гонок. Внутри одного цикла событий нет параллельных потоков, но есть переключения на каждом await, и два обработчика запросов легко перезапишут одно значение.

Ставят threading.Lock внутри корутины. Блокирующий захват останавливает весь цикл событий, для асинхронного кода нужен asyncio.Lock.